Orquídeas: Un mundo más allá de plantas ornamentales

Hablar de orquídeas va más allá de referirnos a ellas como plantas ornamentales, es un mundo entero, las orquídeas son la familia más extensa de plantas con flor y se pueden encontrar especies en todos los continentes. Se relacionan muy estrechamente con animales, aves, insectos y otras plantas, así como hongos micorrízicos, por lo que juegan un papel muy relevante en su hábitat. La belleza de sus flores les ha dado una gran importancia económica, en la búsqueda de su aprovechamiento se han extraído demasiadas plantas de su entorno natural lo que desafortunadamente ha llevado a varias especies a la extinción. En la actualidad, se hacen esfuerzos para preservar estas especies utilizando herramientas biotecnológicas como el cultivo in vitro, cultivo de tejido vegetal y cultivo en biorreactores de inmersión temporal. Gracias al esfuerzo de muchas personas, tanto investigadores como coleccionistas, se han preservado y reincorporado algunas especies de orquídeas, para con ello, recuperar la ecología y ser capaces de admirarlas en su hábitat natural.

Quién no ha escuchado alguna vez sobre las orquídeas, lo primero que solemos oír es que son plantas delicadas muy caras, pero que, a diferencia de otras plantas, muy pocos conocen en realidad la gran variedad de especies que existen de ésta familia. 

Honestamente, yo pensaba lo mismo, sabía muy poco sobre estas plantas. La mayoría de las personas conocen el género más común; Phalaenopsis u orquídea mariposa (Fig 1A y B), el cual es solo uno de más de 800 géneros que existen con más de 25 mil especies en todo el mundo. Un día de visita al orquideario del parque Xcaret, mi perspectiva cambió por completo, veía muchísimas plantas y mi pregunta siempre era, ¿esta es una orquídea? con lo que yo quedaba cada vez más maravillado al ver las diferentes formas, colores, tamaños y aromas que tenían. Pero mi mayor epifanía llegó al salir del orquideario y encontrarme con el laboratorio de cultivo in vitro de orquídeas. Como químico, ver un laboratorio así es toda una experiencia, en ese momento, empezaba con mi tesis y trabajaba con levaduras. Por lo cual ya contaba con mucha experiencia en la cuestión microbiológica y al trabajar con cultivos bajo esterilidad, pensé, “si ya lo hago con levaduras, ¿por qué no lo puedo hacer con orquídeas?”, a partir de ahí surgió mi gran interés sobre este tipo de plantas. El investigar, me llevó a descubrir un mundo fascinante, en donde podía pasar horas y horas leyendo, investigando y practicando el cultivo, finalmente decidí comprar mi primer orquídea y así comenzó está historia.

Orquídeas: Una familia muy extensa

 Las orquídeas pertenecen a la familia orchidaceae, la familia más extensa de plantas con flor, llegando a tener más de 25,000 especies, repartidas por todo el mundo, exceptuando los polos. Y aunque sus flores presentan una gran variedad de colores y formas (Figura 1C a 1J), comparten una fisiología en común y una característica muy importante que ayuda a su identificación, todas cuentan con un pétalo modificado muy llamativo, llamado labelo, el cuál es muy importante para atraer a su polinizador específico, además, tiene dos pétalos y 3 sépalos. Otra característica que presentan la mayoría de las orquídeas, son sus raíces, estas llegan a ser carnosas y de color verde, debido a que tambien realizan fotosíntesis, funcionan como soporte y agarre para poder crecer en las ramas de los árboles (plantas epífitas), razón por la que muchas personas piensan que son parásitas, lo cuál es falso, al contrario, ayudan a los árboles donde crecen. 

Una de las orquídeas más importantes y la única que se utiliza para alimento, es la vainilla (Figura 1K y 1L) y para gran sorpresa, es endémica de México, crece principalmente en Veracruz y es muy poco conocida en otras partes del país.

Figura 1.

A) y B): Phalaenopsis spp. (orquídea mariposa).

C), D) y E); Cattleya spp.

F); Encyclia adenocaula.

G) Oncidium sp.

H) Haraella retocalla.

I) Zygopetalum sp.

J) Neofinetia falcata

K) Vanilla planifolia (Vainilla).

L) Vaina o cápsula de vainilla.

Ecología de las orquídeas 

Las orquídeas son importantes en su ecosistema, las flores han adquirido diferentes formas, colores y aromas para atraer a un polinizador específico, algunas de ellas tienen formas parecidas a algunos insectos y arácnidos, como abejas y arañas (Figura 2A y 2B), esto con la finalidad de que los insectos se confundan e interactúen con las flores para lograr la polinización y la formación de las semillas. Además de tener fuerte relación con animales polinizadores, existe una enorme asociación con los hongos llamados “micorrizas”, al inicio del ciclo de vida de las orquídeas, estas dependen exclusivamente de los nutrientes que les proporcionan los hongos, debido a que las semillas de las orquídeas cuentan con muy pocos nutrientes en comparación con otras plantas. Al crecer, la orquídea genera su propio alimento y retribuye al hongo que la ayudó a desarrollarse proporcionándole nutrientes, a esta interacción se le llama simbiosis. En las selvas, una gran cantidad de biomasa pertenece a las plantas epífitas, de las cuales, las orquídeas juegan un papel crucial en el ciclo de nutrientes, como  el carbono, el nitrógeno, el fósforo, entre otros. Además, proporcionan hogar para especies de animales pequeños, insectos, aves, lagartos, etc. y son importantes para sus polinizadores. La pérdida de las orquídeas en su ecosistema puede provocar desequilibrios ecológicos, así como la extinción de varias especies de animales y otras plantas que dependen de ellas.

Biotecnología aplicada al cultivo de las orquídeas 

La relación que existe entre los hongos micorrízicos y las orquídeas dificulta su cultivo. La extracción de plantas de su ecosistema fue durante mucho tiempo el principal método de obtención, provocando disminuciones en su población y problemas ecológicos mayores, llevando así a muchas especies a la extinción en su ambiente natural, y conservando sólo unos pocos ejemplares en colecciones privadas. Con el avance en la investigación y tecnología se han desarrollado herramientas de biotecnología como el cultivo “in vitro” (Figura 2C y 2D), el cual sustituye a los hongos micorrízicos. Este método consiste en desarrollar las condiciones adecuadas para el crecimiento; llamado medio de cultivo. Se utiliza una base sólida inerte de agar (muy similar a la grenetina), con los nutrientes adecuados para el crecimiento de las semillas, colocado en un recipiente adecuado (vidrio o plástico especial), todo debe esterilizarse, es decir, reducir o eliminar los contaminantes, como bacterias y hongos. Además, debe realizarse un proceso de desinfección a las semillas para poder ser sembradas, de esta manera, comienzan a germinar, y conforme crecen  y pasa el tiempo solo se van transfiriendo a medio de cultivo nuevo hasta obtener el tamaño adecuado para su crecimiento “ex vitro”, es decir con el sustrato (corteza) adecuado para su crecimiento. 

En la naturaleza, la primera floración se da entre los 10 o 15 años después de la germinación, mientras que con el proceso “in vitro” se puede obtener entre los 5 y 7 años, además de tener una mayor cantidad de plantas, lo cual ha facilitado la comercialización de las orquídeas y la creación de planes de manejo para su restablecimiento en su hábitat natural. 

Este método de siembra de semillas se le conoce como cultivo “in vitro tradicional”, ya que actualmente se han desarrollado técnicas más avanzadas. La primera de ellas se conoce como “cultivo de tejido vegetal” (Figura 2E), la cual consiste en tomar cualquier parte de la planta, como hojas, tallo, raíz, inclusive flor, para obtener una mayor cantidad de plantas, es decir, clonar la planta y obtener muchas plantas idénticas, para esto es necesario usar compuestos llamados fitohormonas. El segundo método, se utiliza para la producción en masa y es el “uso de biorreactores de inmersión temporal” (Figura F), el cual emplea medio líquido en lugar de la base sólida de agar, dado que el agar es un compuesto muy caro. En conjunto, estas técnicas se usan para poder producir a mayor escala, más rápido y barato, no solo orquídeas, sino otro tipo de plantas, desde aquellas de interés agrícola como los berries y hortalizas, hasta plantas de interés forestal y de difícil cultivo. 

Figura 2.

A) Catasetum integerrimum siendo polinizada por abejorros.

B) El género Brassia adopta la forma parecida a arañas, para engañar a la avispa, esta ataca a la flor y de esta manera es polinizada.

C) y D) Cultivo “in vitro tradicional”; Las plantas se crecen en un medio sólido de agar con los nutrientes necesarios.

E) Cultivo de tejido vegetal de la orquídea Dendrobium moschatum, se observa el crecimiento de la nueva planta.

F) Sistema de biorreactores de inmersión temporal, donde se sustituye el medio sólido por medio líquido.

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